本文關(guān)鍵詞：鎂合金脛骨骨板的結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：接骨板內(nèi)固定是目前臨床上治療骨折疾病最為廣泛的一種方法。在接骨板一百多年的發(fā)展過程中,接骨板的材料、接骨板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)固定治療理念等方面都有著長足進步。現(xiàn)在臨床上應(yīng)用的接骨板多為鈦合金、不銹鋼等傳統(tǒng)金屬材料,由于這些材料的彈性模量偏大極易造成骨質(zhì)疏松的癥狀,而鎂合金材料與人體骨骼的彈性模量較為接近,有利于降低此類癥狀的發(fā)生。此外,脛骨是承載全身載荷、完成身體運動的關(guān)鍵部位,術(shù)后脛骨接骨板斷裂失效的情況時有發(fā)生。因此,鎂合金脛骨接骨板的研究對于實際的臨床應(yīng)用有著極為重要的現(xiàn)實意義。本文以鎂合金接骨板固定脛骨中段橫形骨折為研究背景,通過SolidWorks三維建模軟件建立了四種不同類型接骨板的脛骨骨折內(nèi)固定系統(tǒng);通過ANSYS Workbench有限元分析軟件對四種接骨板內(nèi)固定系統(tǒng)在五種不同的載荷環(huán)境下分別進行了靜力學(xué)分析。通過對鎂合金脛骨骨板的有限元分析研究了不同結(jié)構(gòu)類型接骨板的強度大小、剛度大小以及不同載荷對接骨板承載能力的影響,并通過力學(xué)試驗和理論計算對有限元分析模型及結(jié)論進行了驗證。通過有限元分析、理論計算、力學(xué)性能試驗相互結(jié)合的方法,得到四種類型的鎂合金脛骨骨板在五種載荷下其強度均滿足鎂合金材料的性能要求,其中總體強度最高的是齒形接骨板,而且接骨板表面織構(gòu)的設(shè)計明顯地改善了接骨板的應(yīng)力分布、有效地提高了接骨板的強度。通過對不同類型的鎂合金脛骨骨板進行彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的有限元分析,得到四種結(jié)構(gòu)類型的接骨板均滿足其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度要求,表面織構(gòu)對接骨板的彎曲剛度影響不大。但是,卻較大地提高了接骨板的扭轉(zhuǎn)剛度。通過對鎂合金接骨板的力學(xué)性能試驗分析,得到接骨板的最大彎曲載荷和最大壓力載荷,驗證了有限元分析和理論計算時載荷設(shè)置的合理性。研究結(jié)果表明,鎂合金接骨板固定脛骨骨折,既可以滿足剛度的需求又可以有效地降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)。因此,鎂合金作為新型的骨折內(nèi)固定材料具有較大優(yōu)勢與可行性。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 脛骨接骨板 結(jié)構(gòu)設(shè)計 有限元分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;R318.08
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題的研究目的及意義10-11
• 1.2 接骨板結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 接骨板材料的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 傳統(tǒng)的接骨板材料12-13
• 1.3.2 鎂合金作為植入材料的研究進展13-15
• 1.4 脛骨骨折內(nèi)固定失效原因分析15
• 1.5 接骨板有限元分析研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16
• 1.5.2 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 1.7 研究技術(shù)路線18-20
• 第二章 脛骨骨折內(nèi)固定系統(tǒng)的建立20-34
• 2.1 脛骨骨折內(nèi)固定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計20-26
• 2.1.1 接骨板的結(jié)構(gòu)設(shè)計20-23
• 2.1.2 內(nèi)固定螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計23-24
• 2.1.3 脛骨骨折的結(jié)構(gòu)設(shè)計24-25
• 2.1.4 脛骨骨折系統(tǒng)的內(nèi)固定方式25-26
• 2.2 脛骨骨折內(nèi)固定系統(tǒng)有限元模型的建立26-33
• 2.2.1 有限元方法在骨折治療領(lǐng)域中的應(yīng)用26-27
• 2.2.2 力學(xué)模型的建立27-28
• 2.2.3 有限元模型的建立28-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 鎂合金脛骨骨板的強度分析34-52
• 3.1 接骨板強度有限元分析34-42
• 3.1.1 內(nèi)外彎曲載荷時接骨板的強度分析34-35
• 3.1.2 前后彎曲載荷時接骨板的強度分析35-37
• 3.1.3 壓力載荷時接骨板的強度分析37-38
• 3.1.4 扭轉(zhuǎn)載荷時接骨板的強度分析38-39
• 3.1.5 復(fù)合載荷時接骨板的強度分析39-42
• 3.2 接骨板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化42-45
• 3.3 接骨板的強度計算45-50
• 3.3.1 抗彎強度計算45-47
• 3.3.2 抗扭強度計算47-48
• 3.3.3 抗壓強度計算48-49
• 3.3.4 抗壓彎強度計算49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 鎂合金脛骨骨板的剛度分析52-70
• 4.1 接骨板的剛度介紹52
• 4.2 鎂合金脛骨骨板的彎曲剛度分析52-60
• 4.2.1 彎曲剛度的分析理論52-54
• 4.2.2 彎曲剛度的模擬計算54-60
• 4.3 鎂合金脛骨骨板的扭轉(zhuǎn)剛度分析60-69
• 4.3.1 扭轉(zhuǎn)剛度的分析理論60-61
• 4.3.2 扭轉(zhuǎn)剛度的模擬計算61-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 鎂合金接骨板的力學(xué)性能試驗分析70-78
• 5.1 鎂合金接骨板的抗彎性能試驗70-73
• 5.1.1 抗彎試驗?zāi)康?/span>70
• 5.1.2 抗彎試驗方法70-72
• 5.1.3 抗彎試驗過程72
• 5.1.4 抗彎試驗結(jié)果72-73
• 5.2 鎂合金接骨板的抗壓性能試驗73-76
• 5.2.1 抗壓試驗裝置73-74
• 5.2.2 抗壓試驗方法74-75
• 5.2.3 抗壓試驗過程75
• 5.2.4 抗壓試驗結(jié)果75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86-88
• 附錄88

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本文編號：298889